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Glossaire · Combustibles et hydrogène

Électrolyseur

Appareil électrochimique qui utilise un courant électrique pour décomposer l’eau en hydrogène et en oxygène ; l’équipement central de la production d’hydrogène vert.

Un empilement (stack) d’électrolyseur se compose de cellules comportant chacune une anode, une cathode et un électrolyte ou une membrane. La tension thermoneutre d’une cellule est de 1,48 V ; les cellules commerciales fonctionnent entre 1,7 et 2,2 V, et l’excédent part en chaleur.

Énergie spécifique (kWh/kg H2) ≈ 26.6 × tension de cellule (V) / rendement faradique ; à 1.9 V → environ 50 kWh/kg au niveau du stack

Quatre technologies sont en concurrence :

  • Alcalin (AEL) : électrolyte KOH, électrodes en nickel ; technologie mûre, la moins chère (surtout les unités chinoises), 50–55 kWh/kg au niveau système, montée en charge plus lente.
  • PEM : membrane échangeuse de protons avec catalyseurs au platine et à l’iridium ; compact, réagit vite à une puissance variable, 52–58 kWh/kg au niveau système ; l’approvisionnement en iridium est une contrainte.
  • Oxyde solide (SOEC) : fonctionne entre 700 et 850°C et utilise la chaleur pour ramener la consommation d’électricité à environ 38–42 kWh/kg ; adapté aux sites disposant de chaleur fatale ou de vapeur nucléaire ; durabilité encore plus faible.
  • AEM : membrane échangeuse d’anions ; au début de la commercialisation, elle cherche à combiner les matériaux de l’alcalin et des performances proches du PEM.

Les stacks perdent environ 0,5 à 1,5 % de rendement par an et doivent être remplacés après 60 000 à 90 000 heures de fonctionnement. Hors de Chine, le coût d’un système installé était d’environ 1 700 à 2 500 USD/kW en 2024, auxiliaires, compression et traitement de l’eau compris. La Chine détenait plus de la moitié des capacités mondiales de fabrication et de la puissance d’électrolyse installée. Voir hydrogène vert.

Termes associés

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  • Hydrogène vert

    Hydrogène produit par électrolyse de l’eau dans un électrolyseur alimenté en électricité renouvelable, avec des émissions directes de CO2 quasi nulles.

  • Pile à combustible

    Appareil électrochimique qui convertit directement l’énergie chimique de l’hydrogène ou d’un autre combustible en électricité et en chaleur, sans combustion.

  • E-carburants (power-to-X)

    Carburants de synthèse fabriqués à partir d’hydrogène électrolytique, parfois combiné à du CO2 capté ou à de l’azote : e-méthane, e-méthanol, e-kérosène, e-ammoniac.

  • Facteur de charge

    Rapport entre l’énergie réellement produite par une centrale sur une période et celle qu’elle aurait produite en fonctionnant à pleine puissance nominale pendant toute cette période.

  • Écrêtement (curtailment)

    Réduction volontaire de la production d’une centrale, le plus souvent éolienne ou solaire, en dessous de ce qu’elle pourrait produire, en raison de contraintes de réseau, de marché ou de système.